人人都懂区块链——非对称加密和授权技术&分布式账本

Posted 2021-04-02 Free TON

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区块链主要解决了交易的信任和安全问题，能够解决这些问题，在于它针对这些问题提出了四个技术创新，分别是非对称加密和授权技术、分布式账本、智能合约和共识机制。 今天主要说一下非对称加密和授权技术以及分布式账本。

非对称加密和授权技术

非对称加密技术是针对对称加密来说的，对称加密就是在对数据信息加密时使用同一密钥进行加密解密。 对称加密技术存在很大的缺陷。 通过对称加密技术中的唯一密钥，很容易推算破解出被加密过的数据信息，这一缺陷在加密数据运输的应用中是致命的。 而非对称加密是1976年美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出的一种新的密钥交换协议。 这是一种允许在不安全的媒体上的通信双方交换信息，并能安全地达成一致的密钥。 与对称加密只有一个密钥不同，非对称加密有两个密钥： 公钥和私钥。 公钥是公开全网可见的，所有人都可以用公钥来加密信息，保证了信息的真实性； 私钥只有信息拥有者知道，被加密过的信息只有持有对应私钥者才能够解密，这保证了信息的安全性。 私钥对信息签名，公钥验证签名，私钥持有人是否转移出价值可以通过公钥签名验证信息来确认； 公钥对交易信息加密，私钥对交易信息解密，私钥持有人解密后，可以使用收到的转移价值。

在区块链系统内，价值转移过程的信任机制主要是通过“非对称密钥对”完成两项任务来实现的，即“证明你是谁”和“证明你对即将要做的事情已经获得必须的授权”。“密钥对”需要满足以下两个条件：

①对信息用其中一个密钥加密后，只有用另一个密钥才能解开;

②其中一个密钥公开后，根据公开的密钥也无法测算出另一个，其中这个公开的密钥成为公钥，不公开的密钥成为私钥。

在区块链上，其存储的交易信息是公开的，但是账户身份信息却是高度加密的，信息只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，身份验证授权保证了数据的安全和个人的隐私。

区块链根据加密算法生成记录，由区块链生成的记录会被永远记录，无法篡改，这就超越了传统意义上需要依赖制度约束来建立信用的做法。通过算法为人们创造信用，在没有中心化机构的情况下达成共识背书。图中的RSA算法就是如此，发送者通过私钥加密数据，然后发送这个数据，接收者利用公钥验证后使用公钥解密数据，这样接收者就能使用发送者发来的加密数据了。

分布式账本

传统的记账方式是将所有的交易记录存储在一个中心节点上，存在着记账不透明、可修改账本等缺陷。而分布式账本的出现客服了这些缺陷，分布式账本中的交易记账是在多个网络节点上共同完成的，单一节点记录的账目是不被承认的。每个节点都会同步账目信息，所以每个节点上都会存储完整的账目。分布式账本使每个节点可以参与监督交易的合法性，也可以共同为交易证明，还解决了传统中心化记账下发生的单一记账人在被控制、贿赂下记假账等问题。

由于记账节点足够多，从理论上讲，除非所有的节点一起篡改，否则账本将无法更改，所以区块链基于技术优势解决了交易过程中的安全信任问题。

分布式账本技术不相信人性，将监管层或者第三方中心机构的信任转移到基础架构，使整个系统变得安全可靠。虽然分布式账本会因具体区块链的设计而不同，但其具有容错率高、透明公开、不可篡改等特点，解决了各方交易的安全信任问题。

下图所示为分布式账本与传统中心账本的比较

区块链技术的容错率高保证了交易环境的安全性。区块链节点众多，可以从数百或数千节点中访问区块链内的信息，任何单一节点的故障不会危及整个区块链，除非所有节点都出现问题，理论上这种情况是不存在的。例如，在诞生至今的9年里，比特币经历了区块链分叉、价格剧烈波动、全球最大交易所欺诈丑闻等一系列波折，但其系统表现出了良好的安全性和抗攻击性，至今比特币仍成功运行在世界各地的节点上。

区块链技术的透明性和不可篡改性保证了交易记录的安全性。区块链分布式账本存在多个完全相同的节点，而任何数据更新都会被同步至这些节点之中，一旦某一节点数据被修改，账本在同步过程中会立刻识别并不予接受。当新数据写入区块后，新生成的区块通过共识机制按时间顺序加入区块链，流程不可逆转，并且账本上的任何变动都可追溯，任何试图篡改信息的人将付出巨大的成本甚至得不偿失。

区块链技术通过密钥控制和有权限的使用保证了交易过程的隐私性。基于分布式控制特点，区块链将隐私性和匿名性嵌入用户自己控制的隐私权限设计中，向授权方共享基本信息，但不会泄露个人身份，可以实现对经济状况、家庭状况、健康状况等一些私人且机密信息的保护。除非节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。

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